《普通物理学3》教学大纲

《普通物理学3》教学大纲课程编号：10223003英文名称：General

Physics3学分：2学时：总学时32学时，其中理论32学时，实践0学时先修课程：普通物理学1，普通物理学2课程类别：专业主干课程授课对象：科学教育专业学生教学单位：数理信息学院修读学期：第4学期一、课程描述和教学目标本课程讲授物理学中光学、近代物理部分的基本知识，以及处理这些问题的基本方法。通过本课程的学习，能使学生掌握光学和近代物理部分基本知识内容，部分具备学习其它课程所需的基础知识，同时也能使学生初步感悟到微积分知识在物理问题中的具体运用以及在分析问题和解决问题能力方面得到培养，为学生树立科学的世界观，增强探索精神和创新意识等方面奠定基础。课程教学目标如下：课程目标1在专业知识方面，掌握光学和近代物理的基本知识。通过光学模块的学习，使学生了解和掌握物理学中光学部分的基本概念、基础知识以及处理力学问题的一些基本方法。通过近代物理模块的学习，使学生了解量子化概念念、波函数与量子统计等基本概念，与电子轨道和自旋有关的量子态的微观力学规律，以及相对论力学原理。课程目标2在专业能力方面，部分具备学习其它课程所需的基础知识，能够提高学生学习其它课程知识尤其专业知识的能力，提高听课效果；同时也能提高独立获取知识的能力、科学观察和思维的能力、分析问题和解决问题的能力。课程目标3在综合能力方面，初步具备科学素养。提高学生求实精神、创新意识、科学美感等综合科学素质。二、课程对毕业要求的支撑关系本课程教学目标对毕业要求的支撑关系如表2-1所示。表2-1课程教学目标对毕业要求的支撑关系毕业要求指标点课程目标权重毕业要求3-1学科知识：理解自然科学知识体系，扎实掌握物质科学、生命科学以及地球与宇宙科学等领域的基本概念和科学定律，理解科学探究的过程与方法，掌握模型建构、归纳与演绎、分类、演化等科学思维方式。课程目标1课程目标2课程目标3H毕业要求3-4知识运用：理解科学、技术、社会以及环境的相互关系，了解科学学科与社会实践的关系，以及与其他学科的联系，具备运用科学知识和方法分析和解决实际问题的能力。课程目标1课程目标2课程目标3M三、教学内容、基本要求与学时分配本课程总学时32学时，其中理论32学时，实践0学时，课后自主学习不占学时。表3-1理论教学环节教学内容、基本要求、课程目标与学时分配序号教学内容基本要求支撑的课程目标学时1光学12.1几何光学的简介12.2相干光12.3双缝干涉12.4光程与光程差12.5薄膜干涉12.7光的衍射现象惠更斯-菲涅尔原理12.8单缝的夫琅禾费衍射12.9圆孔的夫琅禾费衍射光学仪器的分辨本领12.10光栅衍射12.12光的偏振状态12.13起偏和检偏马吕斯定律12.14反射与折射时光的偏振了解光的传播原理、反射、折射、全反射的规律以及波透镜中的应用；原子发光特点、光的相干条件和获得相干光的方法，掌握杨氏双缝干涉实验的基本装置和实验规律，了解光程和光程差的计算方法；掌握等厚干涉的规律及干涉条纹的计算；了解惠更斯一菲涅耳原理及其对光的衍射现象的定性解释，掌握用半波带法分析夫琅禾费单缝衍射，了解光栅方程的意义及光栅衍射条纹的特点；了解自然光与偏振光的概念及表示方法，了解光的偏振现象，掌握马吕斯定律及其应用，熟悉光在反射、折射时偏振现象，掌握布儒斯特定律。课程目标1课程目标2课程目标3262早期量子论和量子力学基础13.1热辐射普朗克的能量子假设13.2光电效应爱因斯坦的光子理论13.3康普顿效应13.5德布罗意波微观粒子的波粒二象性13.6不确定关系13.7波函数及其统计诠释13.8薛定谔方程13.9一维定态薛定谔方程的应用13.10量子力学中的氢原子问题13.11电子的自旋原子的电子壳层结构了解热辐射和黑体的概念，了解黑体单色辐出度与波长的关系，了解普朗克能量子假说及其意义；了解光电效应及爱因斯坦光子理论对这两个效应的解释，了解光的波粒二象性；理解德布罗意波假设，了解实物粒子的波粒二象性；了解波函数的概念及其概率解释，理解不确定关系及其物理意义，了解量子力学的建立及其作用；了解薛定谔方程及其在一维定态中的应用；了解量子力学中的氢原子问题，了解电子的自旋态以及原子的电子壳层结构。课程目标1课程目标2课程目标343狭义相对论基础4.1侠义相对论基本原理洛伦兹变换4.2相对论速度变换4.3狭义相对论的时空观4.4狭义相对论动力学基础了解伽利略变换式以及牛顿力学相对性原理遇到的困难。理解狭义相对论的两个基本假设。了解洛伦兹坐标变换和速度变换。了解狭义相对论中同时的相对性，以及长度收缩和时间延缓的概念；了解牛顿力学时空观和狭义相对论时空观以及两者的差异。课程目标1课程目标2课程目标32合计32四、课程教学方法本课程在教学方式上主要采用教师课堂教学为主、学生课后学习为辅的教学模式，以达到符合毕业要求指标点的教学目的。其中，课堂教学主要采用课堂讲授、启发式、案例式、讨论式、研究式等教学方法，同时辅以学习通平台的各项功能丰富课堂教学形式。课后学习主要采用学生自主学习、依托学习通学习和教师指导为辅的教学方式。五、课程考核与成绩评定本课程采用过程性考核和结果性考核相结合的方式，总评成绩由课堂表现、平时作业、实验和期末闭卷考试等四个方面组成，采用百分制计分制，具体计算方法如下：总评成绩=课堂表现(100分制)×10%+平时作业(100分制)×30%+期末考试成绩(100分制)×60%。表5-1课程考核评价标准考核依据建议分值考核/评价细则对应的课程目标平时成绩40%课堂表现10%课堂表现包括出勤情况、听课情况、课堂讨论参与情况、教学上互动和学习反馈、线上讨论参与情况等等。修课学生基础分80分，若发生迟到、无故旷课、学习态度差(课堂玩手机、多言好睡等)现象一次，则扣1-5分，扣完为止；积极参与回答问题或有效提问者，酌情加分2-5分，上限20分。学期末该分值×10%核定分值计入总评成绩。课程目标1平时作业30%平时作业（包括在线作业、课后作业、课程论文等形式）批改以百分制登记，教师批阅给分，不交作业记为零分，最后作业成绩按平均分值计算。学期末平均分值×30%核定分值计入总评成绩。课程目标1课程目标2课程目标3期末考试成绩60%修课学生参加期末考试，教师批阅试卷，成绩以百分制登记，学期末以该分值×60%核定分值计入总评成绩。课程目标1课程目标2课程目标3表5-2课堂表现评分标准考核类型分值比重考核指标考核内容说明课堂表现10%平时表现出勤、听课情况、学习态度、回答问题、提问情况等课堂研讨拓展学习课堂专题研讨参与、课外拓展学习情况线上学习参与情况可从理论知识学习、习题解答、作业递交、问题反馈、完成结果等几个方面进行评分表5-3平时作业评分标准评分标准作业形式评分细则在线作业学习通上面的单选题、多选题、判断题等客观题，答对才给分。课后习题作业1.字迹工整，态度认真，正确率90%以上；2.正确率在60%-90%之间；3.正确率低于60%的，字迹工整且体现清晰解题思想的；4.其他情况。参考以上细则，教师对作业酌情记分（升档间隔分3分）或确定等级A（90分），B（80分），C（70分），D（60分及以下），每个等级可用上标“+”升档3分，即A+（93分）,B+（83分），A++（96分），A+++（99分）。课程论文1.从选题(20分)、问题陈述(20分)、内容与信息(20分)、创新新或提出新见解(20分)、表达与结构(20分)共5个方面进行评分，单项不超过20分，满分100分（等级A++）；2.只要语言表达清晰流畅，论述完整，逻辑性强，且论题的信息与数据正确，没有不确定性、猜测性内容，记80分（等级B）以上，参考以上细则，教师对作业酌情记分（或等级）。其他可能形式：比如读书报告、课堂报告或小组讨论探究性问题教师给出报告或讨论主题，学生自由分组，通过查阅文献资料准备课堂报告。基本要求：每个报告时间为5-8分钟，讨论5分钟；视小组学习态度、PPT完成质量(清楚、美观、科学、创新，趣味性)，完成效率等进行记分，小组报告人记分酌情增加。六、教材与参考书（一）推荐教材1．《普通物理学》，程守洙，江之水主编，高等教育出版社，2016年5月第7版2．《物理学》，马文蔚改编，高等教育出版社，2014年7月第6版；（二）参考资料1．《大学物理》，叶伟